Открыть сервисСервис
Главная → Блог → Циклодион — радиоламповый детектор

Циклодион — радиоламповый детектор

Циклодион — электронная лампа раннего периода развития радиотехники, представляющая собой двухэлектродный газоразрядный прибор (диод), в котором использовалось явление самостоятельного разряда в разреженном газе. Название образовано от греческих слов «киклос» (круг, цикл) и «одион» (путь, дорога), что отражает круговой характер движения электронов и ионов в электрическом поле лампы. Циклодион применялся в 1910–1920-х годах главным образом как детектор радиосигналов и как источник колебаний в первых любительских и лабораторных радиоприёмниках.

История

Прибор был предложен в 1914 году американским изобретателем и предпринимателем Ли де Форестом — создателем трёхэлектродной лампы (аудиона). Де Форест искал более чувствительный и простой детектор, чем применявшиеся тогда кристаллические детекторы и электролитические ячейки. В основу циклодиона легло наблюдение, что в разреженном газе при определённых напряжениях возникает устойчивый тлеющий разряд, ток которого сильно зависит от приложенного напряжения и от внешнего ионизирующего воздействия.

Название и конструкция были закреплены патентом США, выданным де Форесту. В ряде источников указывается, что первоначально термин «циклодион» применялся к нескольким разновидностям газоразрядных приборов его разработки, и лишь позднее закрепился за конкретной конструкцией. В 1915–1918 годах циклодионы выпускались небольшой серией и продавались радиолюбителям, однако широкого промышленного распространения не получили.

С развитием вакуумной техники и появлением более совершенных триодов и регенеративных схем интерес к циклодиону быстро угас. К началу 1920-х годов он вышел из употребления и сохранился лишь как исторический эпизод ранней радиоэлектроники.

Устройство

Конструктивно циклодион представлял собой стеклянный баллон, внутри которого размещались два электрода — анод и катод (в некоторых модификациях — два электрода примерно равного размера). Баллон заполнялся инертным газом или парами ртути при пониженном давлении. В отличие от вакуумного диода, где ток переносится только электронами, в циклодионе существенную роль играла ионизация газа.

Основные элементы:

  • Катод — источник электронов, часто в виде накаливаемой нити либо холодного электрода.
  • Анод — электрод, собирающий заряды; к нему прикладывалось напряжение, создающее разряд.
  • Газовое наполнение — аргон, неон или пары ртути, обеспечивающие ионизационные процессы.
  • Баллон — стеклянная оболочка с выводами электродов.

Ключевая особенность — нелинейная вольт-амперная характеристика: при малых напряжениях ток практически отсутствует, при достижении порога зажигания разряда он резко возрастает, а затем стабилизируется. Именно эта нелинейность позволяла использовать прибор для выпрямления и детектирования высокочастотных колебаний.

Принцип действия

Работа циклодиона основана на явлении газового разряда. Электроны, эмитированные катодом, ускоряются электрическим полем и при достаточной энергии ионизируют молекулы газа. Образующиеся положительные ионы движутся к катоду, дополнительно выбивая из него электроны (вторичная ионно-электронная эмиссия). Возникает лавинообразный процесс, поддерживающий разряд при напряжении ниже, чем требовалось бы для его зажигания.

Благодаря такой обратной связи прибор обладал падающим участком вольт-амперной характеристики, то есть отрицательным дифференциальным сопротивлением. Это свойство делало возможным генерацию незатухающих колебаний в контуре, подключённом к лампе, — задолго до того, как аналогичный эффект был освоен на тлеющем разряде в других газоразрядных приборах.

Как детектор циклодион работал за счёт односторонней проводимости: при одной полярности приложенного напряжения разряд зажигался и ток протекал, при другой — нет. Это позволяло выделять низкочастотную огибающую из модулированного высокочастотного сигнала, то есть осуществлять детектирование радиотелеграфных и радиотелефонных передач.

Применение

Основные области использования циклодиона:

  • Детектирование радиосигналов в приёмниках ранних любительских конструкций.
  • Генерирование колебаний в простейших лабораторных схемах с использованием отрицательного сопротивления.
  • Демонстрационные опыты по газовому разряду и ионизационным явлениям в учебных лабораториях.

Применение ограничивалось нестабильностью характеристик, зависимостью от температуры и давления газа, а также малым сроком службы из-за распыления электродов под действием ионной бомбардировки.

Значение и ограничения

Циклодион представляет интерес прежде всего как один из первых приборов, в которых целенаправленно использовалось отрицательное дифференциальное сопротивление газового разряда. Идеи, заложенные в нём, позже развились в целое семейство газоразрядных приборов: тиратронов, неоновых ламп, стабилитронов тлеющего разряда и газоразрядных индикаторов.

Среди недостатков отмечались:

По этим причинам циклодион не стал массовым изделием и уступил место вакуумным диодам и триодам, которые обеспечивали более предсказуемую работу и лучшее усиление.

Источники

  • Ли де Форест. Патентные материалы по газоразрядным приборам, 1910-е годы.
  • Обзорные работы по истории радиотехники и ранней электроники.
  • Справочные материалы по газоразрядным и ионным приборам.

Похожие материалы